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如何预防金刚石刀具出现化学磨损

发布时间:2018-04-04 09:42:51点击率:

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微切削加工是制造光学高质量元件的一种超精密机械加工工艺。金属材料的微切削加工要求刀具具有非常锋锐的刃口和极高的耐磨性,而且其形状精度要高、表面粗糙度要小。

金刚石刀具


对刃口形状一定的刀具来说,目前唯有单晶金刚石刀具才能满足这种高的要求。微切削加工用来制作具有光学表面质量的零件,目前只限于少数材料。属于这一类的材料主要有高纯度铜、无硅铝合金和含磷量约为 12% 的非电流析出镍。工业上很重要的铁基材料则由于单晶金刚石刀具的严重磨损而无法加工。解决这一问题主要有三种可能的途径,也就是说,通过改进切削加工工艺、刀具材料和被加工材料。金刚石刀具沉积硬质材料涂层则属于改进刀具材料。涂层应能阻止金刚石与被加工材料的直接接触。


金刚石的化学磨损


为了确定适宜的硬质材料涂层,首先应研究切削加工过程中刀具与工件之间存在的界面的相互作用。切削加工 Fe、N i、Cr、Ti等) 金属材料时,金刚石刀具则出现严重的化学磨损。


解释化学磨损的一种假设是过渡金属中存在非配对d电子,过渡金属倾向于通过其d轨道与碳的p轨道的重叠发生化学反应。如果发生化学磨损,碳原子便从紧密金刚石晶格中脱除。碳原子一脱离金刚石晶格:

(1)就可能通过与其它碳原子的化合转变成一种软质石墨结构。

(2)或与氧发生反应生成CO或CO2,与材料形成碳化物

(3)或扩散到材料中

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